JPH0448598B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0448598B2 JPH0448598B2 JP62199138A JP19913887A JPH0448598B2 JP H0448598 B2 JPH0448598 B2 JP H0448598B2 JP 62199138 A JP62199138 A JP 62199138A JP 19913887 A JP19913887 A JP 19913887A JP H0448598 B2 JPH0448598 B2 JP H0448598B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- motor
- rotational position
- joint
- absolute position
- attached
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Landscapes
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
- Manipulator (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、電源投入後、原点復帰することな
く、すぐにロボツト関節の正確な位置を認識でき
るロボツト関節の絶対位置検出装置に関する。
く、すぐにロボツト関節の正確な位置を認識でき
るロボツト関節の絶対位置検出装置に関する。
従来の技術
現在、減速機を用いた多くのロボツトが電源投
入時に原点復帰を必要とする。つまり、ロボツト
関節の動作範囲内でモータが何回転かするため、
電源投入時等、モータが何回転めであるかがわか
らない場合、関節のある回転位置にリミツトスイ
ツチ等のセンサーを設け、その信号を検出するま
で関節を自動、あるいは手動で回転させるという
原点復帰動作が必要となる。しかし、原点復帰さ
せる前はどの位置でロボツトが止まつているかが
わからず、その位置によつては原点復帰する際に
他の障害物と衝突する可能性がある。そこでモー
タの回転位置検出器とは別に関節の位置を検出す
る絶対位置検出装置を設け、電源投入時でもモー
タが何回転めであるかがわかるよう、にして、原
点復帰を不要とする方法がいくつか考えられてい
る。
入時に原点復帰を必要とする。つまり、ロボツト
関節の動作範囲内でモータが何回転かするため、
電源投入時等、モータが何回転めであるかがわか
らない場合、関節のある回転位置にリミツトスイ
ツチ等のセンサーを設け、その信号を検出するま
で関節を自動、あるいは手動で回転させるという
原点復帰動作が必要となる。しかし、原点復帰さ
せる前はどの位置でロボツトが止まつているかが
わからず、その位置によつては原点復帰する際に
他の障害物と衝突する可能性がある。そこでモー
タの回転位置検出器とは別に関節の位置を検出す
る絶対位置検出装置を設け、電源投入時でもモー
タが何回転めであるかがわかるよう、にして、原
点復帰を不要とする方法がいくつか考えられてい
る。
従来の一例について第３図を参照しながら説明
する。第３図は減速機を用いたロボツト関節の駆
動モータ付近を示した図で、１はモータ、２はモ
ータ１の回転位置を検出する第１の絶対型位置検
出器、３，４，５，６は歯車列で、モータ１の回
転を100対99に減速する。７は第２の絶対型位置
検出器で歯車列３，４，５，６によつて第１の絶
対型位置検出器の回転より100対99だけ遅れなが
ら回転する。以上の構成において、ロボツト関節
の動作範囲内でモータ１は多回転するので、第１
の絶対型位置検出器だけでは関節の絶対位置はわ
からない。そこで第１と第２の絶対型位置検出器
２，７を関節の原点位置で回転差を０とし、２つ
の絶対型位置検出器２，７の信号の差から、回転
差を検出することにより、関節の絶対位置を知る
ことができる。この例ではモータの回転が100回
転までその絶対位置を知ることができる。このよ
うに歯車列３，４，５，６は略１（上記例では100
対99）の減速比により、関節の絶対位置を検出で
きるため少ない歯車でその減速機を達成できる。
（例えば特開昭60−214019） また上記以外の方法として歯車列３，４，５，
６の減速比を略１ではなく、100対１の高減速比
にして第２の絶対位置検出器だけで関節の絶対位
置検出を行なう方法もある。（例えば、「システム
と制御」Vol.27，No.11，PP.711〜720，1983） 発明が解決しようとする問題点 上記従来例において絶対位置検出のために設け
られた減速機は、第２の従来例では高減速比のた
め、数段の歯車列を必要とする。一方第１の従来
例においては減速比が略１のため、少ない歯車数
で構成できるが、上記列のように100対99と非常
に１に近いため、１段の歯車でこのような減速機
を構成することは難しく、上記例のように最低２
段（歯車数４個）の歯車列を必要とする。
する。第３図は減速機を用いたロボツト関節の駆
動モータ付近を示した図で、１はモータ、２はモ
ータ１の回転位置を検出する第１の絶対型位置検
出器、３，４，５，６は歯車列で、モータ１の回
転を100対99に減速する。７は第２の絶対型位置
検出器で歯車列３，４，５，６によつて第１の絶
対型位置検出器の回転より100対99だけ遅れなが
ら回転する。以上の構成において、ロボツト関節
の動作範囲内でモータ１は多回転するので、第１
の絶対型位置検出器だけでは関節の絶対位置はわ
からない。そこで第１と第２の絶対型位置検出器
２，７を関節の原点位置で回転差を０とし、２つ
の絶対型位置検出器２，７の信号の差から、回転
差を検出することにより、関節の絶対位置を知る
ことができる。この例ではモータの回転が100回
転までその絶対位置を知ることができる。このよ
うに歯車列３，４，５，６は略１（上記例では100
対99）の減速比により、関節の絶対位置を検出で
きるため少ない歯車でその減速機を達成できる。
（例えば特開昭60−214019） また上記以外の方法として歯車列３，４，５，
６の減速比を略１ではなく、100対１の高減速比
にして第２の絶対位置検出器だけで関節の絶対位
置検出を行なう方法もある。（例えば、「システム
と制御」Vol.27，No.11，PP.711〜720，1983） 発明が解決しようとする問題点 上記従来例において絶対位置検出のために設け
られた減速機は、第２の従来例では高減速比のた
め、数段の歯車列を必要とする。一方第１の従来
例においては減速比が略１のため、少ない歯車数
で構成できるが、上記列のように100対99と非常
に１に近いため、１段の歯車でこのような減速機
を構成することは難しく、上記例のように最低２
段（歯車数４個）の歯車列を必要とする。
本発明は、絶対位置検出用の減速機を省くこと
により、部品点数を減らし、コスト的に安く、コ
ンパクトな構成のロボツト関節の絶対位置検出装
置を提供するものである。
により、部品点数を減らし、コスト的に安く、コ
ンパクトな構成のロボツト関節の絶対位置検出装
置を提供するものである。
問題点を解決するための手段
上記問題点を解決するために本発明のロボツト
関節の絶対位置検出装置は、第１部材と、第１部
材に取り付けられたモータ、および減速機で回転
駆動される第２部材とからなるロボツト関節にお
いて、モータまたは第１部材に取り付けられモー
タの回転位置を検出する第１の回転位置検出器
と、前記第２部材に取り付けられモータの回転位
置を検出する第２の回転位置検出器と、第１と第
２の回転位置検出器の信号差による回の差を検出
し、第１部材に対する第２部材の位置を求める信
号処理部を備えたものである。
関節の絶対位置検出装置は、第１部材と、第１部
材に取り付けられたモータ、および減速機で回転
駆動される第２部材とからなるロボツト関節にお
いて、モータまたは第１部材に取り付けられモー
タの回転位置を検出する第１の回転位置検出器
と、前記第２部材に取り付けられモータの回転位
置を検出する第２の回転位置検出器と、第１と第
２の回転位置検出器の信号差による回の差を検出
し、第１部材に対する第２部材の位置を求める信
号処理部を備えたものである。
作 用
この技術的手段によるり用は次のようになる。
すなわち、第１と第２の回転位置検出器はモー
タの回転に合わせ高速回転するが、第２部材が回
転するとともに第１と第２の回転位置検出器の回
転に位相差を生ずる。そしてこの位相差を信号処
理部により検出し第２部材の第１部材に対する回
転位置を求めることができる。ここで第１と第２
の回転位置検出器として中実型で市販の小型のも
のを使用でき、また、絶対位置検出用の減速機を
使用しないため、少ない部品点数でしかもコスト
が安くコンパクトなロボツト関節の絶対位置検出
装置を構成することができる。
タの回転に合わせ高速回転するが、第２部材が回
転するとともに第１と第２の回転位置検出器の回
転に位相差を生ずる。そしてこの位相差を信号処
理部により検出し第２部材の第１部材に対する回
転位置を求めることができる。ここで第１と第２
の回転位置検出器として中実型で市販の小型のも
のを使用でき、また、絶対位置検出用の減速機を
使用しないため、少ない部品点数でしかもコスト
が安くコンパクトなロボツト関節の絶対位置検出
装置を構成することができる。
実施例
以下本発明の一実施例のロボツト関節の絶対位
置検出装置について、図面を参照しながら説明す
る。
置検出装置について、図面を参照しながら説明す
る。
第１図において、８は第１部材、９はベアリン
グ１２により第１部材８に回転可能に支持された
第２部材、１０は固定部を第１部材８に取り付け
られ、出力部を第２部材９と連結された調和型減
速機、１１は第１部材８に取り付けられ、出力軸
を調和型減速機１０の入力部と連結されたモー
タ、１３はモータ１１に取り付けられ、モータ１
１の出力軸の回転位置を検出する第１の回転位置
検出器としてのレゾルバ、１４は第２部材９に取
り付けられ、モータ１１の回転位置を検出する第
２の回転位置検出器としてのノゾルバ、１５はレ
ゾルバ１３，１４の信号を処理し、モータの回転
位置と関節の回転位置に求める信号処理部であ
る。
グ１２により第１部材８に回転可能に支持された
第２部材、１０は固定部を第１部材８に取り付け
られ、出力部を第２部材９と連結された調和型減
速機、１１は第１部材８に取り付けられ、出力軸
を調和型減速機１０の入力部と連結されたモー
タ、１３はモータ１１に取り付けられ、モータ１
１の出力軸の回転位置を検出する第１の回転位置
検出器としてのレゾルバ、１４は第２部材９に取
り付けられ、モータ１１の回転位置を検出する第
２の回転位置検出器としてのノゾルバ、１５はレ
ゾルバ１３，１４の信号を処理し、モータの回転
位置と関節の回転位置に求める信号処理部であ
る。
次に第１部材８に対する第２部材９の回転位置
を求める方法について説明する。第１図において
モータ１１の回転は減速機１０によつて減速され
第２部材９を回転させる。ここで第２部材９の回
転位置を第１部材８から第２部材９の方向をみて
右回りをθ2とする。またレゾルバ１３の回転位置
をθr1とし、回転方向はθaと同じでθa＝０のとき
θr1＝０とする。レゾルバ１４の回転位置も同様
にθr2とし、回転方向はθaと同じでθa＝０のとき
θr2＝０とする。ここで関節の動作範囲は360゜とす
る。すなわち、 ０≦θa＜2π［rad］ ―(1) また第２部材の回転とともにレゾルバ１３とレ
ゾルバ１４の間に回転差を生じ、θr1とθr2との間
に次のような関係がある。
を求める方法について説明する。第１図において
モータ１１の回転は減速機１０によつて減速され
第２部材９を回転させる。ここで第２部材９の回
転位置を第１部材８から第２部材９の方向をみて
右回りをθ2とする。またレゾルバ１３の回転位置
をθr1とし、回転方向はθaと同じでθa＝０のとき
θr1＝０とする。レゾルバ１４の回転位置も同様
にθr2とし、回転方向はθaと同じでθa＝０のとき
θr2＝０とする。ここで関節の動作範囲は360゜とす
る。すなわち、 ０≦θa＜2π［rad］ ―(1) また第２部材の回転とともにレゾルバ１３とレ
ゾルバ１４の間に回転差を生じ、θr1とθr2との間
に次のような関係がある。
θr1−θr2＝θa ―(2)
さらにθr1，θr2を次のような形で表わす。
θr1＝2πn1＋θs1 ―(3)
θr2＝2πn2＋θs2 ―(4)
ただし、n1＝０，１，２，３，………
n2＝０，１，２，３，………
０≦θs1＜2π ―(5)
０≦θs2＜2π ―(6)
ここで、n1，n2はレゾルバ１３，１４が原点か
ら何回転したかを表わすもので、電源投入時では
不明である。θs1，θs2はレゾルバ１３，１４が実
際に測定できる量である。
ら何回転したかを表わすもので、電源投入時では
不明である。θs1，θs2はレゾルバ１３，１４が実
際に測定できる量である。
(1)式に(2)式を代入して
０≦θr1−θr2＜2π［rad］ ―(7)
さらに(7)式に(3)，(4)式を代入して
０≦2π（n1−n2）＋θs1−θs2＜2π ―(8)
θs1≧θs2のとき、
n1，n2は整数であることから条件式(5)，(6)，(8)
式より、n1＝n2でなければならない。従つて(2)，
(3)，(4)式より、 θa＝θs1−θs2 ―(9) により、関節位置θaが求まる。
式より、n1＝n2でなければならない。従つて(2)，
(3)，(4)式より、 θa＝θs1−θs2 ―(9) により、関節位置θaが求まる。
一方、θs1＜θs2のとき、(5)，(6)式より、
−2π＜θs1−θs2＜０ ―(10)
このとき、(8)式を満足するためには、
n1−n2＝１ ―(11)
でなければならない。従つて(2)，(3)，(4)式より、
θa＝2π＋θs1−θs2 ―(12)
と関節位置θaが求まる。
このように関節位置θaはθs1−θs2を計算し、そ
の結果が正のときはそのままその値をθaとし、負
のときはその結果に2π［rad］を加えることによ
りθaを求めることができる。
の結果が正のときはそのままその値をθaとし、負
のときはその結果に2π［rad］を加えることによ
りθaを求めることができる。
なお、上記の例ではθaを求めるのにθs1−θs2が
正か負かを判断してθaを求める必要があるが、デ
ジタルθaを求める場合、その判断をする必要がな
くなる。第２図により、その信号処理方法を示
す。第２図は第１図における信号処理部を示すも
のである。第２図において、１６，１７はレゾル
バ１３，１４の信号をそれぞれ２進数に変換する
Ｒ／Ｄ変換部、１８はＲ／Ｄ変換部１６，１７の
２進数の差をとる減算部である。例えば今、４ケ
タの２進数で０から2π［rad］を表わすとする。
そしてθs1＝π／２［rad］，θs2＝π／４［rad］の
とき、θs1＝「1000」，θs2＝「0100」で表わされる。
この場合θaはそのまま、θs1−θs2＝π／４［rad］＝
「0100」と求められる。一方、θs1＝π／４［rad］，
θs2＝π／２［rad］のとき、θs1＝「0100」，θs2＝
「1000」と表わされる。この場合は、θs1＜θs2であ
るので、θs1−θs2に2π［rad］を加える必要がある
が、２進数で扱う場合、「0100」−「1000」＝「1100」
＝3π／４［rad］と自動的にθaが求まり、2π［rad］
を加える必要がなくなる。
正か負かを判断してθaを求める必要があるが、デ
ジタルθaを求める場合、その判断をする必要がな
くなる。第２図により、その信号処理方法を示
す。第２図は第１図における信号処理部を示すも
のである。第２図において、１６，１７はレゾル
バ１３，１４の信号をそれぞれ２進数に変換する
Ｒ／Ｄ変換部、１８はＲ／Ｄ変換部１６，１７の
２進数の差をとる減算部である。例えば今、４ケ
タの２進数で０から2π［rad］を表わすとする。
そしてθs1＝π／２［rad］，θs2＝π／４［rad］の
とき、θs1＝「1000」，θs2＝「0100」で表わされる。
この場合θaはそのまま、θs1−θs2＝π／４［rad］＝
「0100」と求められる。一方、θs1＝π／４［rad］，
θs2＝π／２［rad］のとき、θs1＝「0100」，θs2＝
「1000」と表わされる。この場合は、θs1＜θs2であ
るので、θs1−θs2に2π［rad］を加える必要がある
が、２進数で扱う場合、「0100」−「1000」＝「1100」
＝3π／４［rad］と自動的にθaが求まり、2π［rad］
を加える必要がなくなる。
以上のように、信号処理部１５により関節の絶
対位置θaを容易に求めることができるが、θaの分
解能はレゾルバ１３，１４の分解能に等しく、モ
ータ１１の回転位置に対する分解能としてはかな
り粗いものとなる。従つてθaはモータ１１が原点
位置から何回転めにあるかの検出に用い、高精度
なモータの回転位置はレゾルバ１３の信号をその
まま用いることにより得られる。
対位置θaを容易に求めることができるが、θaの分
解能はレゾルバ１３，１４の分解能に等しく、モ
ータ１１の回転位置に対する分解能としてはかな
り粗いものとなる。従つてθaはモータ１１が原点
位置から何回転めにあるかの検出に用い、高精度
なモータの回転位置はレゾルバ１３の信号をその
まま用いることにより得られる。
なお、実施例において、第１および第２の回転
位置検出器として、絶対型位置検出器のレゾルバ
を使用したが、増分型の位置検出器を使用しても
同様の効果を得ることができる。
位置検出器として、絶対型位置検出器のレゾルバ
を使用したが、増分型の位置検出器を使用しても
同様の効果を得ることができる。
発明の効果
以上のように本発明は、モータまたは第１部材
に取り付けられモータの回転位置を検出する第１
の回転位置検出器と、第２部材に取り付けられモ
ータの回転位置を検出する第２の回転位置検出器
と、第１と第２の回転位置検出器の回転差による
信号の差を検出し、第１部材に対する第２部材の
位置を求める信号処理部とを設けることにより、
従来のような絶対位置検出用の減速機がなくても
ロボツト関節の絶対位置検出を行えるので、部品
点数が少なく、しかも低コストでコンパクトな構
成のロボツト関節を得ることができる。
に取り付けられモータの回転位置を検出する第１
の回転位置検出器と、第２部材に取り付けられモ
ータの回転位置を検出する第２の回転位置検出器
と、第１と第２の回転位置検出器の回転差による
信号の差を検出し、第１部材に対する第２部材の
位置を求める信号処理部とを設けることにより、
従来のような絶対位置検出用の減速機がなくても
ロボツト関節の絶対位置検出を行えるので、部品
点数が少なく、しかも低コストでコンパクトな構
成のロボツト関節を得ることができる。
第１図は本発明の一実施例におけるロボツト関
節の絶対位置検出装置の断面図、第２図は第１図
における信号処理部１５のブロツク図、第３図は
従来の減速機を用いたロボツト関節の駆動モータ
付近を示した断面図である。 ８…第１部材、９…第２部材、１０…調和型減
速機、１１…モータ、１３…第１の回転位置検出
器（レゾルバ）、１４…第２の回転位置検出器
（レゾルバ）、１５…信号処理部。
節の絶対位置検出装置の断面図、第２図は第１図
における信号処理部１５のブロツク図、第３図は
従来の減速機を用いたロボツト関節の駆動モータ
付近を示した断面図である。 ８…第１部材、９…第２部材、１０…調和型減
速機、１１…モータ、１３…第１の回転位置検出
器（レゾルバ）、１４…第２の回転位置検出器
（レゾルバ）、１５…信号処理部。
Claims (1)
- １ 第１部材と、前記第１部材に回転可能に支持
された第２部材と、前記第１部材に取り付けら
れ、その出力部が前記第２部材と連結された減速
機と、前記第１部材に取り付けられ、その出力軸
を前記減速機の入力部と連結されたモータとから
なるロボツト関節において、前記モータに取り付
けられ、モータの回転位置を検出する第１の回転
位置検出器と、前記第２部材に取り付けられ、前
記モータの回転位置を検出する第２の回転位置検
出器と、第１，第２の回転位置検出器の回転差に
よる信号の差を検出し、第１部材に対する第２部
材の位置を求める信号処理部とを備えたことを特
徴とするロボツト関節の絶対位置検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19913887A JPS6445591A (en) | 1987-08-11 | 1987-08-11 | Absolute position detector for robot joint |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19913887A JPS6445591A (en) | 1987-08-11 | 1987-08-11 | Absolute position detector for robot joint |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6445591A JPS6445591A (en) | 1989-02-20 |
| JPH0448598B2 true JPH0448598B2 (ja) | 1992-08-07 |
Family
ID=16402774
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19913887A Granted JPS6445591A (en) | 1987-08-11 | 1987-08-11 | Absolute position detector for robot joint |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6445591A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5400473B2 (ja) * | 2009-05-22 | 2014-01-29 | 川崎重工業株式会社 | ロボット装置 |
| JP5473953B2 (ja) * | 2011-01-07 | 2014-04-16 | オリエンタルモーター株式会社 | 多回転アブソリュート回転角検出装置 |
| CN110394798A (zh) * | 2019-06-26 | 2019-11-01 | 深圳市智能机器人研究院 | 一种基于角度传感器的机器人运动控制系统及方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59226806A (ja) * | 1983-06-08 | 1984-12-20 | Fanuc Ltd | 絶対位置検出装置 |
-
1987
- 1987-08-11 JP JP19913887A patent/JPS6445591A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6445591A (en) | 1989-02-20 |
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